CNT在植物生长中的作用

不同植物对CNT的作用有着不同的响应。Cañas等研究了SWCNT溶液对6种作物（黄瓜、卷心菜、胡萝卜、生菜、番茄和洋葱）根伸长率的影响。结果表明，SWCNT对番茄和生菜的根伸长率有显著的抑制作用，而对洋葱和黄瓜的根伸长率有一定的促进作用，卷心菜和胡萝卜则不受SWCNT的影响。种子尺寸较小时，其比表面积大、活性高，作物对CNT的作用更加敏感。

CNT对植物的影响与处理方式密切相关。用CNT对番茄的种子进行浸泡，再用含有CNT的MS培养基培育，CNT对番茄的作用就不再表现为抑制，而是提高其发芽率和增加幼苗高度。以土壤为培养基时，MWCNT显著提升了番茄的果实产量。同时，CNT对土壤微生物群落的多样性没有明显的影响，仅拟杆菌和厚壁菌的相对丰度有所增加，而变形杆菌的相对丰度稍有降低。MWCNT对其他很多作物（玉米、黄豆、大麦、小麦、花生、芥菜、鹰嘴豆和大蒜）的发芽率和幼苗生长也都表现出了促进作用。与空白组相比，MWCNT使发芽率提高3～4倍，生长速率和生物量也均有明显提升。MWCNT提升作物发芽率的主要原因是它可以穿透种皮，增加种皮的吸水量。但是值得注意的是，过高的CNT浓度会对作物的生长产生抑制作用。对于水稻来说，无论是SWCNT还是MWCNT，均表现出生长促进作用。在幼苗长度方面，SWCNT的促进作用优于MWCNT。一方面，CNT穿透种皮，为水分子创造了新的纳米传输通道；另一方面，水分子在CNT平滑、低摩擦的表面实现了超快传输，促进了水稻对水分的吸收。

Khodakovskaya等研究了CNT及活性炭对烟草生长的影响。采用含有不同浓度（0.1μg/mL、5μg/mL、100μg/mL、500μg/mL）的MWCNT和活性炭的MS培养基培养烟草，结果如图4-1所示。5～500μg/mL的MWCNT处理可使烟草细胞的生物量增加55％～64％。活性炭对烟草的促进作用并不明显，高浓度的活性炭反而会抑制烟草细胞的生长。

(www.xing528.com)

图4-1　MWCNT与活性炭对烟草细胞培养的结果

（a）烟草细胞分别在常规MS培养基、活性炭增补的MS培养基（0.1μg/mL、5μg/mL、100μg/mL和500μg/mL）和MWCNT增补的MS培养基（0.1μg/mL、5μg/mL、100μg/mL和500μg/mL）中的生物量积累；（b）烟草细胞分别在常规MS培养基、活性炭增补的MS培养基（500μg/mL）和MWCNT增补的MS培养基（500μg/mL）中的生长结果

CNT对植物的作用也取决于培养基的选择。以固态培养基（固态琼脂及土壤等）培育植物，CNT对作物的毒性作用被削弱，而以液态培养基培育时，CNT则对植物的生长表现出强烈的抑制作用。Begum等用含有不同浓度（0mg/L、20mg/L、200mg/L、1000mg/L与2000mg/L）的MWCNT的营养液培育苋菜、生菜、水稻、黄瓜、辣椒、秋葵与黄豆。高浓度的MWCNT对苋菜、生菜、水稻和黄瓜表现出显著的抑制作用，而辣椒、秋葵与黄豆未受影响。1000mg/L的MWCNT对西葫芦的生长也有显著抑制作用。CNT与作物的根系表面发生作用，贴附在根系表面的CNT阻碍了作物对水和养分的吸收，从而抑制其生长。CNT还会引起作物的氧化应激反应，导致细胞死亡和电解质的渗出。